Антон ПЕРВУШИН

1 февраля 2003 года при возвращении из космического полета погиб американский космический корабль многоразового использования «Колумбия». В 13:59:32 по всемирному времени на высоте около 61 километра приблизительно в 200 километрах к западу от Далласа прервалась связь с экипажем; а через несколько секунд корабль разрушился от мощных аэродинамических и тепловых нагрузок. Обломки «Колумбии» упали на территории штатов Техас и Луизиана. Семеро астронавтов - шесть граждан США и первый астронавт Израиля - погибли.

С того трагического дня миновал год. За это время произошло очень многое. Начала и закончила работу специальная комиссия, установившая причины катастрофы. Были выработаны рекомендации по модернизации «шаттлов», призванные предотвратить новые катастрофы. Агентство НАСА пересмотрело свои перспективные планы, что привело к пересмотру «космических планов» и в России. Сильнейшие изменения претерпела программа строительства Международной космической станции (МКС). Однако вопросы еще остались. И пока нет ответа на главный из них - какое будущее ждет пилотируемую космонавтику?..

Рис.1. «Колумбия» перед стартом: вверху - отсюда сорвался злосчастный кусок пены, внизу - наиболее вероятная траектория соударения.

ПОЧЕМУ ПОГИБЛА «КОЛУМБИЯ»?

26 августа 2003 года глава комиссии по расследованию обстоятельств и причин гибели космического корабля «Колумбия» адмирал Харольд Геман передал директору НАСА Шону О'Кифу итоговый отчет комиссии. С этого момента текст отчета стал достоянием широкой общественности.

Итак, к какому же выводу пришла комиссия Гемана?

В ходе многомесячного разбирательства, после многочисленных следственных экспериментов комиссия однозначно установила: непосредственной причиной катастрофы стал прогар переднего лонжерона левого крыла орбитальной ступени на этапе спуска, что привело к разрушению всего крыла; прогар произошел вследствие повреждения крыла куском пеноизоляции, упавшего с внешнего бака в момент старта.

Это что касается технической стороны вопроса, но гибель «шаттла» имела еще и организационную причину. И здесь комиссия была беспощадна по отношению к нерадивым чиновникам НАСА. Выяснилось, что катастрофа не была случайностью - ее предпосылки сложились еще во времена разработки и эксплуатации системы многоразового использования «Space Shuttle», а «практика управления последних лет позволила им проявиться». Если говорить более конкретно, то личная вина высокопоставленных чиновников НАСА состоит в том, что они во имя графика сборки американского сегмента Международной космической станции (к 19 февраля 2004 года) допустили ряд «нарушений» в принятом порядке учета текущих замечаний по эксплуатации «челноков» и принятия мер по ним. Решения в ходе полета принимались узким кругом лиц без привлечения экспертов, а те из специалистов, кто был в курсе всех обстоятельств дела, предпочитали помалкивать, опасаясь быть уволенными. Теоретически такая политика могла привести к катастрофе на любом из этапов и во время полета любого из «шаттлов», но не повезло именно «Колумбии» - старейшему из космических кораблей этой серии.

Рис.2. Разрушение и падение «Колумбии».

Последовательность событий, приведших к катастрофе, была такова.

16 января 2003 года, на 57-й секунде полета и на высоте 9,75 км «Колумбия» попала в сильный порыв боко­вого ветра (11,5 м/с). Тут же сработала система контроля вектора тяги, скомпенсировав отклонение, в результате чего возникли низкочастотные колебания жидкого кислорода во внешнем баке. Волны «дрожи» проходили по баку, и вот на 82 секунде после старта из области рампы ле­вой стойки переднего крепления орбиталь­ной ступени сорвался один крупный и по крайней мере два небольших куска пеноизоляции. Большой кусок ударил по передней кромке левого крыла и разбился на мелкие.

Как показало расследование, в течение 25 лет произ­водства внешних баков их теплоизоляция представляла собой угрозу для «шаттлов». И в течение всех этих лет не было принято надлежащих мер для устранения явного нарушения про­ектных требований к космической системе. В первом же своем полете «Колумбия» получила 303 повреждения теплозащиты, большая часть которых была вызвана «льдом, инеем или пеноизоляцией» внеш­него бака. Комиссия установила, что из 79 запусков, для которых имеются изображения внешнего бака в полете, отрывы пе­ноизоляции были отмечены в 65. В 7 полетах из 72, для которых име­ются надежные данные, был зафиксирован отрыв пены с рампы левой стойки: по одно­му разу с «Челленджером» и «Атлантисом» и пять раз с «Колумбией». То, что первоначально рассматривалось как одна из главных угроз безопасности по­лета, со временем стало считаться неизбеж­ным и допустимым риском...

При первичном просмотре записей старта через 2 часа после пуска «Колумбии» рабочая фотогруппа ничего необычного не заметила. Однако утром следующего дня на пленках с более высоким разрешением специалисты увидели падение куска пены и встревожились. Их напугал размер обломка, однако точных численных данных они не имели, а потому самым логичным было бы попросить у соответствующих служб ВВС произвести осмотр «шаттла» на орбите с использованием спутников-шпионов. Вместо этого руководство НАСА предпочло просчитать последствия на упрощенной математической модели, которая, впрочем, показала реальную угрозу для корабля. Тогда результаты, полученные на модели, были просто отложены и забыты. А на протяжении двух недель представители НАСА убеждали друг друга, что все будет хорошо. Совершенно точно тогдашнее умонастроение руководства НАСА отражает фраза, сказанная председателем Группы управления полетом Линдой Хэм 21 января: «Я действительно не думаю, что у нас есть много возможностей что-то изменить, так что на самом деле во время полета это не влияет, потому что мы почти ничего не можем с этим сделать...» Похоже, руководители НАСА посчитали, что если о проблеме не говорить, то она разрешится сама собой.

Тем временем слухи о каких-то проблемах с «Колумбией» стали просачиваться наружу, вызывая вопросы у тех, кто интересуется космонавтикой. Чиновникам НАСА приходилось успокаивать общественность, а потом - и самих астронавтов, находившихся на орбите. Вечером 23 января об ударе по крылу сообщили пилотам «Колумбии» Рику Хазбанду и Вилли МакКулу - но не для того, чтобы организовать осмотр силами экипажа (что, кстати, было бы довольно трудно сделать, поскольку для осмотра крыльев астронавтам пришлось бы выполнять поистине акробатические трюки), а только для того, чтобы подготовить экипаж к беседе с журналистами. Сменный руководитель полета Стивен Стич описал происшествие при пуске очень точно, но трижды (!) и открытым текстом заверил астронавтов в отсутствии какой-либо опасности. С этого момента версия о том, что падение куска пены не оказало серьезного воздействия на крыло «шаттла», стала официальной, а «Колумбия» была обречена.

МОЖНО ЛИ БЫЛО СПАСТИ «КОЛУМБИЮ»?

При обсуждении вопроса, можно ли было спасти «Колумбию», следует иметь в виду, что этот корабль - самый тяжелый среди «шаттлов», а потому не мог долго маневрировать на орбите, произвольно менять высоту и так далее. Кроме того, он не был приспособлен для стыковки с МКС. Такая возможность была запланирована на будущее: согласно планам, после этого полета «Колумбию» собирались дооборудовать стыковочным узлом, после чего 13 ноября 2003 года она должна была совершить свой первый полет к Международной космической станции. Потому многочисленные заявления о том, что «шаттл» нужно было уводить к МКС (сделанные в запале даже некоторыми нашими космонавтами), являются непродуманными, основанными скорее на эмоциях, чем на здравом смысле и знании предмета.

Другой вариант спасения - ремонт крыла на орбите подручными средствами - теоретически мог быть осуществим, однако практически вряд ли кто-нибудь дал бы на него санкцию, взяв полноту ответственности за неминуемый провал. Дело в том, что в этом полете корабль не был оснащен манипулятором, а значит, астронавт никак не мог попасть под днище своего корабля и иметь там опору для работы. Из окон же кабины можно было видеть только верхнюю сторону каждого крыла и только дальнюю от фюзеляжа половину. За последние годы вероятность серьезного повреждения плиток теплозащиты стала считаться настолько малой, что таскать из-за этого в каждый полет манипулятор, средства автономного перемещения астронавтов и ремонтный комплект сочли нецелесообразным. По этой же причине экипаж не мог даже узнать, действительно ли теплозащита повреждена. Точнее, мог, но для этого потребовался бы очень рискованный выход с преднамеренным оставлением астронавта в свободном полете.

Куда более реальным представляется отправка спасательной экспедиции на корабле «Атлантис». В дни полета «Колумбии» этот «шаттл» находился в промежуточной готовности, и до его запланированного полета оставалось 40 дней. Топливный бак был уже в сборе с твердотопливными ускорителями, и ударными темпами «Атлантис» вполне возможно было подготовить к старту до 10 февраля, что соответствовало бы 26-му дню полета «Колумбии».

Такая спешка и связанный с ней риск вызвана прежде всего тем, что орбитальный полет «Колумбии» не может продолжаться долго из-за углекислого газа, выдыхаемого экипажем. Его удалением из атмосферы корабля занимаются 68 капсул с гидроксидом лития (LiOH), а резервный комплект не предусмотрен. Ресурс этих поглотителей ограничивал максимальное расчетное время пребывания на орбите тремя неделями - до 5 февраля. Однако при экономии гидроксида лития астронавты, ограничив до минимума свою физическую активность или терпя несколько повышенное содержания углекислого газа в воздухе (3,5 вместо 2 %), могли бы продлить полет до 30 суток, то есть до 15 февраля. Это создало бы временной запас на случай технической задержки с запуском «Атлантиса».

Итак, в самом лучшем случае «Атлантис» стартует 10 февраля из Флориды с пустым отсеком и с экипажем, сокращенным до 4 человек, - двумя пилотами и двумя специалистами в скафандрах, у которых есть опыт работы в открытом космосе. Погодные условия в над космодромом позволяют осуществить запуск без проблем. Менее чем за сутки «Атлантис» приближается к «Колумбии», уравнивает скорость.

Французский астронавт Жан-Франсуа Клервуа, уже трижды летавший на американских «челноках», считает такой маневр вполне осуществимым: «Пилотов готовят к таким встречам на орбите, будь то встреча со спутником, вроде "Хаббла", или с орбитальной станцией, вроде "Мира" или МКС. Хорошо подготовленный пилот может вести челнок вблизи от другого объекта часами - здесь необходимо только внимание».

Пока пилоты удерживают челноки один напротив другого, двое астронавтов в скафандрах переходят из «Атлантиса» на борт «Колумбию». В грузовом отсеке последней они оставляют скафандры для экипажа, а также дополнительные капсулы с гидроксидом лития. Затем астронавты «Колумбии» (кстати, не все из них были обучены совершать выходы в открытый космос) покидают свой корабль, двигаясь попарно, а их коллеги помогают им перейти в отсек «Атлантиса». Этот маневр не очень труден, но занимает много времени. При возвращении на Землю присутствие на борту одиннадцати астронавтов вместо семи, как бывает обычно, не должно составить особых проблем. Покинутая экипажем «Колумбия» была обречена на то, чтобы упасть на Землю и разрушиться при вхождении в атмосферу.

Думая о будущем «шаттлов», НАСА, однако, не рассчитывает на возможности спасательного челнока, который нужно будет держать в постоянной готовности к старту. Агентство предпочло такому варианту разработку новых методик ремонта поврежденного корабля силами самого экипажа...

КОГДА ПОЛЕТЯТ «ШАТТЛЫ»?

Катастрофа «Колумбии», как то и должно было быть, приостановила существующую программу эксплуатации космических «челноков» до выяснения всех обстоятельств дела.

В ходе своей работы комиссия Гемана не только выяснила подлинные причины гибели космического корабля, но и выработала рекомендации на будущее, которые были озвучены в итоговом отчете. Пятнадцать (!) из этих рекомендаций считаются обязательными к испол­нению перед первым полетом любого «шаттла» после катастрофы. Еще тринадцать, требующих значительно большего времени на реализа­цию, могут быть выполнены уже после во­зобновления полетов.

Комиссия Гемана высказалась за то, чтобы были разделены функции доставки на МКС грузов (для этого нужен «шаттл») и доставки и возвращения экипажей (для этого может использоваться проектируемый орбитальный космоплан). На слушаниях 4 сентября в Комитете по науке Палаты представите­лей Харольд Геман заявил, что в принципе, с увеличенными мерами предосторожности «шаттлы» могут летать еще несколько лет, чтобы закончить строи­тельство МКС, но не дольше. Агентство должно ударными темпами закончить работу по созданию другого корабля, который взял бы на себя доставку людей в космос и имел необходимые средства для спасения экипажа на любом участке полета.

Тем временем без «шаттлов» резко усложнилось поддержание орбиты МКС и снабжение ее водой, пищей, кислородом и расходными материалами для экипажа. Нагрузка на российскую сторону возросла многократно, и Российское космическое агентство явно не справляется. В годы, предшествующие катастрофе, грузопоток делился между «шаттлами» и «Прогрессами» более-менее поровну. После «Колумбии» он полностью лег на российские средства доставки, что требует немедленного удвоения или даже утроения финансирования МКС со стороны России. Пока еще не ясно, сможет ли наше государство выдержать такой уровень финансирования совместного проекта, с учетом того, что возможность частичного возмещения расходов полетами туристов утрачена, а американская сторона оказывается не способна оплатить дополнительные расходы.

Значит, «шаттлы» должны начать летать снова, однако дата очередного полета «Атлантиса» к МКС отодвигается все дальше и дальше. В самые первые недели после катастрофы рассматривалась дата 1 июня 2003 года. Позднее «оптимистичной» датой внутренне­го планирования было уже 1 октября, а бо­лее или менее реальной считалось 18 дека­бря. 11 июня директор НАСА Шон О'Киф даже заявил публично, что полеты могут быть возобновле­ны в декабре 2003 года.

Однако целый ряд доработок не мог быть закончен к этому сроку. По прикидкам экспертов, поиск и обоснование нового набора при­родных условий, при которых разрешается старт «шаттла» не будут закончены до января-марта 2004 года, детальная инспекция и ре­монт передней кромки крыльев «Атлантиса» затянется до января-февраля, а изменение проекта межбаковой секции внешнего бака отодвинет первый старт до апреля 2004 года. Средства ремонта в полете передней кром­ки крыла также появятся не раньше весны 2004 года. В первых числах авгус­та «официальной» датой уже считалось 11 мар­та 2004 года, хотя неофициально говорилось уже о середине лета 2004 года. Этот же срок - лето 2004 года - назвал руководитель Росавиакосмоса Юрий Коптев.

КАК БУДЕТ ВЫГЛЯДЕТЬ КОСМОНАВТИКА?

Предполагается, что необходимые решения по дальнейшему развитию американской космонавтики примет президент США Джордж Буш. В его администрации с привлечением экспертов различных прави­тельственных агентств в был начат анализ целей США в этой области на следующие 20-30 лет.

Рис.3. Варианты орбитального ракетоплана, призванного заменить «шаттлы».

Средства массовой информации уже интригуют нас сообщениями о том, что Буш должен объявить о начале программы освоения Луны, имеющей конечной целью подготовку к пилотируемой экспедиции на Марс. Понятно, что для осуществления столь амбициозных планов НАСА нужен совершенно новый космический корабль, который, с одной стороны, будет застрахован от катастроф, а с другой, сможет обеспечить подъем грузов и экипажей на более высокие орбиты, чем это могли сделать «шаттлы».

12 сентября Ник Лэмпсон и еще 26 конгрессме­нов внесли проект «Закона 2003 г. об освоении космоса», ко­торый устанавливает в качестве задач НАСА со­здание многоразового корабля для транспор­тировки людей в зоне Земля - Луна - точки Лагранжа, отправку экспедиции на сближающий­ся с Землей астероид, основание лунной базы и отправку экспедиции на Марс с созданием ба­зы на его спутнике к 2024 года. Вероятность прохождения этого закона ничтожно мала, но оп­ределенную тенденцию он обозначил.

Есть мнение, что «шаттлы» в принципе не должны больше использоваться для целей пилотируемой космонавтики. Джо Бартон, республиканец от Техаса и один из немногих конгрессменов с инже­нерным опытом, еще в июне не­однократно заявлял, что «шаттл» не должен более запускаться с людьми и вместо этого его следует переоборудовать в грузовой корабль. Он подтвердил эту точ­ку зрения на слушаниях 10 сен­тября, на что О'Киф ответил, что технически возможно управлять «шаттлом» в беспилотном режиме для доставки грузов на МКС и что НАСА уже изучает такую возмож­ность.

Главная проблема, которая стоит сейчас перед конструкторами НАСА, проектирующими космический корабль будущего, - это проблема выбора. Они могут продолжить разработку орбитального ракетоплана «OSP», который во многом воспроизводит компоновку «шаттлов», а могут остановиться на проверенной временем системе баллистической капсулы по типу корабля «Джемини» или «Аполлон». Хотя на «Аполлоне» в 1970-х годах никогда не летали больше трех человек, однако уже тогда на корабле было достаточно места для шести человек. Учитывая, что электронная начинка за 30 лет стала занимать намного меньше места, возможно, только за счет модернизации электроники удастся освободить пространство для седьмого астронавта или дополнительного груза. Впрочем, здесь выбор остается за американским руководством...

(При подготовке статьи использовались материалы специализированного журнала «Новости космонавтики» и электронная версия отчета комиссии Гемана)